DE102007063210A1 - Medicines for the treatment of phantom phenomena - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arzneimittel zur Behandlung der Phantomphänomene des akuten Tinnitus und/oder des Phantomschmerzes, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Arzneimittels sowie ein Verfahren zur Behandlung dieser Phantomphänomene.The present invention relates to a medicament for the treatment of phantom phenomena of acute tinnitus and / or phantom pain, a process for the preparation of such a medicament and a process for the treatment of these phantom phenomena.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arzneimittel zur Behandlung der Phantomphänomene des akuten Tinnitus und/oder des Phantomschmerzes, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Arzneimittels sowie ein Verfahren zur Behandlung dieser Phantomphänomene.The The present invention relates to a pharmaceutical composition for the treatment of phantom phenomena of acute tinnitus and / or phantom pain, a procedure for the preparation of such a medicament and a method for the treatment of these phantom phenomena.
Unter dem Phantomphänomen des Tinnitus werden von einem Patienten wahrgenommene Geräusche verstanden, die durch das Ohr und das auditorische System erzeugt werden. Tinnitus, der erst seit wenigen Wochen bis drei Monaten besteht, wird als akuter Tinnitus bezeichnet. Besteht der Tinnitus länger als ein Jahr, wird er als chronisch bezeichnet. Nach epidemiologischen Erhebungen sind in Deutschland ca. drei Millionen Erwachsene. In allen Altersstufen schwanken die Zahlen der von chronischem Tinnitus Betroffenen je nach Studie zwischen 4,4% und 15%. Global betrachtet kommt es jährlich bei ca. zehn Millionen Menschen zu Tinnitus, der bei ca. 340.000 von einer akuten in eine chronische Form übergeht, sog. Neuerkrankungsrate.Under The phantom phenomenon of tinnitus is by a patient perceived sounds understood through the ear and the auditory system are generated. Tinnitus, the first since A few weeks to three months is considered acute tinnitus designated. If the tinnitus persists for more than a year, will he calls it chronic. According to epidemiological surveys are in Germany about three million adults. At all ages The numbers of those affected by chronic tinnitus vary according to study between 4.4% and 15%. Globally, it comes in every year About ten million people have tinnitus, which is around 340,000 from an acute to a chronic form, so-called new disease rate.
Zu den vielfältigen Ursachen des Tinnitus gehören chronische Lärmschädigungen, akute Knallverletzungen des Gehörs, Hörsturz und anderweitige Erkrankungen, die mit einem Hörverlust einhergehen. Zusammenhänge mit Innenohrschwerhörigkeit als chronisch-fortschreitende Form oder als Lärmschwerhörigkeit, gefolgt von Morbus Menière und Hörsturz stehen gemäß klinischen Studien bei mehr als zwei Drittel im Zusammenhang mit Tinnitus. An der Entstehung und Aufrechterhaltung des Tinnitus sind auch Erkrankungen der Halswirbelsäule sowie des Kiefergelenks und Kaumuskelsystems beteiligt. Tinnitus scheint auch eine psychische Komponente aufzuweisen, so dass in diesem Zusammenhang von psychogenem Tinnitus gesprochen wird. In vielen Fällen lässt sich jedoch trotz intensiver Diagnostik keine sichere Ursache des Tinnitus erkennen.To belong to the multiple causes of tinnitus chronic noise damage, acute bang injuries of hearing, hearing loss and other diseases, associated with a hearing loss. relationships with inner ear hearing loss as a chronic progressive Form or as noise deafness, followed by Meniere's disease and acute hearing loss are clinical Studies in more than two thirds related to tinnitus. At the origin and maintenance of tinnitus are also diseases the cervical spine as well as the temporomandibular joint and the musculoskeletal system involved. Tinnitus also seems to have a psychic component so talked about psychogenic tinnitus in this context becomes. In many cases, however, can be despite intensive diagnosis does not detect a safe cause of tinnitus.
Derzeit wird Tinnitus mit psychosomatischer Behandlung, Relaxationstherapie, Biofeedback, Hypnotherapie, elektrischer Stimulation, Lidocain, Iontophorese oder Maskierung therapiert. Hierbei handelt es sich jedoch um ausschließlich symptomatische Therapiekonzepte.Currently is tinnitus with psychosomatic treatment, relaxation therapy, Biofeedback, hypnotherapy, electrical stimulation, lidocaine, Iontophoresis or masking therapy. This is it but only symptomatic therapy concepts.
Die
In
der
In
der
In
der
Ein Überblick über
das Krankheitsbild des Tinnitus findet sich bspw. in
Unter dem Phantomphänomen des Phantomschmerzes wird die Projektion von Empfindungen in ein amputiertes oder z. B. durch Plexusschädigung oder Querschnittslähmung denerviertes Körperteil, eine Extremität, die Mamma, das Rektum, ein Zahn u. a. verstanden. Dieses Körperteil wird als vorhanden erlebt und nach Extremitätenamputation bspw. als direkt am Stumpf aufsitzende geschwollene Hand bzw. Fuß empfunden.Under the phantom phenomenon of the phantom pain becomes the projection from sensations into an amputated or z. B. by Plexus damage or Paraplegia denervated body part, a Extremity, the breast, the rectum, a tooth & a. Understood. This part of the body is experienced as present and after limb amputation For example, felt as sitting directly on the stump swollen hand or foot.
Zahlenangaben, in wie vielen Fällen es nach einer Amputation zu einem Phantomschmerz kommt, sind uneinheitlich und reichen von 5 bis 100%.figures, in how many cases does it become one after amputation? Phantom pain comes, are patchy, ranging from 5 to 100%.
Phantomschmerzen werden bislang im Rahmen von Schmerztherapien bspw. mit Antikonvulsiva, Baclofen oder Calcitonin, behandelt. Unterstützend werden gelegentlich schmerzdistanzierende Antidepressiva verwendet. Auch werden operative Methoden angewendet, mittels derer bspw. Nerven blockiert oder stimuliert werden. Eine gezielte, ursächliche Behandlungsmethode existiert bislang jedoch nicht, insbesondere deshalb nicht, da die molekularen zugrundeliegenden Mechanismen nicht voll verstanden werden.phantom pain be used in the context of pain therapies, for example, with anticonvulsants, Baclofen or calcitonin. Becoming supportive occasionally used pain-relieving antidepressants. Also Operative methods are used, by means of which, for example, nerves blocked or stimulated. A targeted, causal treatment method does not yet exist, however, especially not because the molecular underlying mechanisms are not fully understood become.
Einen Überblick über
das Krankheitsbild des Phantomschmerzes findet sich in
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine neue Substanz bzw. ein neues Therapiekonzept bereitzustellen, mit der bzw. dem gezielt die Phantomphänomene des akuten Tinnitus sowie des Phantomschmerzes behandelt werden können, wobei die Nachteile aus dem Stand der Technik vorzugsweise vermieden werden sollen.task The present invention is therefore, a new substance or to provide a new therapy concept with which the targeted Phantom phenomena of acute tinnitus and phantom pain can be treated, with the disadvantages of the state the technique should preferably be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Glycinrezeptor-Agonisten gelöst.These Task is accomplished by providing a glycine receptor agonist solved.
Die Erfinder haben völlig überraschend festgestellt, dass Glycinrezeptoren, die bislang vorwiegend im zentralen Nervensystem lokalisiert werden konnten, auch im Innenrohr exprimiert werden und bei der Bindung eines Glycinrezeptor-Agonisten inhibitorische Signale an den Hörnerv weiterleiten. Die Erfinder haben ferner erkannt, dass durch die Applikation eines Glycinrezeptor-Agonisten und die resultierenden inhibitorischen Signale die bei Phantomphänomenen beobachtete Überaktivität des Hörnervs korrigiert werden kann. Glycinrezeptor-Agonisten stellen deshalb neue Substanzen dar, mit denen Phantomphänomene zielgerichtet therapiert werden können.The Inventors have discovered quite unexpectedly that glycine receptors, so far predominantly in the central nervous system could be localized, also expressed in the inner tube and inhibitory in the binding of a glycine receptor agonist Forward signals to the auditory nerve. The inventors have further recognized that by the application of a glycine receptor agonist and the resulting inhibitory signals in phantom phenomena observed hyperactivity of the auditory nerve can be corrected. Glycine receptor agonists therefore provide new substances with which phantom phenomena are targeted can be treated.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird deshalb mit der Bereitstellung von Gycinrezeptor-Agonisten vollkommen gelöst.The The object underlying the invention is therefore with the provision completely resolved by glycine receptor agonists.
Dabei ist es bevorzugt, wenn als Glycinrezeptor-Agonist eine Substanz vorgesehen wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus D-Alanin, L-Alanin, L-Serin, Taurin, Cannabinoid, Tropin, Nortropin und Derivate hiervon.there For example, it is preferable if a glycine receptor agonist is a substance is provided, which is selected from the group from D-alanine, L-alanine, L-serine, taurine, cannabinoid, tropine, nortropine and derivatives thereof.
Diese
Maßnahme hat den Vorteil, dass solche agonistischen Substanzen
vorgesehen werden, die hochaffin an den Glycinrezeptor binden, einfach und
kostengünstig zu synthetisieren und zu formulieren sind.
Bevorzugte Tropine und Nortropin werden beschrieben in
Das als Glycinrezeptor-Agonist verwendbare Cannabinoid ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Anandamid, Arachidonylglycerol, Tetrahydrocannabinol, WIN 55,212-2.The Cannabinoid useful as glycine receptor agonist is preferred selected from the group consisting of anandamide, arachidonylglycerol, Tetrahydrocannabinol, WIN 55,212-2.
Diese
Maßnahme hat den Vorteil, dass bereits solche Cannabinoide
bereitgestellt werden, die sich als besonders geeignet erwiesen
haben.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verwendung wird die Substanz lokal am oder im Ohr, vorzugsweise über die Rundfenstermembran, bzw. an der Stelle der Amputation appliziert.To an advantageous embodiment of the invention The substance is used locally on or in the ear, preferably over the round window membrane, or applied at the site of amputation.
Diese
Maßnahme hat den Vorteil, dass die Substanz gezielt am
Wirkort verabreicht wird, so dass nur geringe Mengen an Wirksubstanz
erforderlich sind. Dadurch wird der Körper des behandelten Patienten
im Übrigen weniger belastet und Nebenwirkungen werden weit
gehend reduziert. Im Falle einer Behandlung von akutem Tinnitus
bietet sich das Mikrodosiersystem an, das von
Die
lokale Applikation kann alternativ auch über die Verwendung
von bioabbaubarem Hydrogel erfolgen, das als Trägermatrix
für den Glycinrezeptor-Agonisten dient. Derartiges bioabbaubares
Hydrogel wurde bereits erfolgreich im Tiermodell zur lokalen Applikation
von BDNF an das runde Fenster des Innenohres angewandt;
Alternativ
können zur Applikation über die Rundfenstermembran
Gel-Pellets verwendet werden, wie bspw. die Produkte Gelita®-Tampons, B. Braun, Melsungen AG,
Deutschland. Alternativ kommen biokompatible Nanopartikel in Frage,
wie diese bspw. beschrieben werden in
Nach einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung weist das Arzneimittel eine weitere gegen Phantomphänomene wirksame Substanz auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus GABA-Rezeptor-Agonisten, insbesondere Benzodiazepine und mit diesen verwandte Substanzen, Baclofen, Gamma-Vinyl-GABA, Gamma-Acetylen-GABA, Progabid, Muscimol, Iboten, Natriumvalproat und Tetrahydroisoxazolopyridin (THIP), MAP-Kinase-Inhibitoren, insbesondere U 0126 oder PD 98058, Cam-Kinase-Inhibitoren, L-Typ-Ca++-Kanal-Antagonisten, insbesondere Nicardipin oder Nifedipin oder Isradipin, CREP-Antagonisten, Glutamat-Antagonisten, trkB-Antagonisten.According to a further development of the invention, the medicament has a further substance which is active against phantom phenomena and is selected from the group consisting of GABA receptor agonists, in particular benzodiazepines and substances related to these, baclofen, gamma-vinyl-GABA, gamma-acetylene-GABA , Progabide, muscimol, iboten, sodium valproate and tetrahydroisoxazolopyridine (THIP), MAP kinase inhibitors, in particular U 0126 or PD 98058, cam kinase inhibitors, L-type Ca ++ channel antagonists, in particular nicardipine or nifedipine or Isradipine, CREP antagonists, glutamate antagonists, trkB antagonists.
Diese
Maßnahme hat den Vorteil, dass ein besonders gegen Phantomphänomene
potentes Arzneimittel bereitgestellt wird. Konkret wird hierbei
Nutzen gezogen aus den Erkenntnissen der Autoren der
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung der Phantomphänomene des akuten Tinnitus und/oder des Phantomschmerzes bei einem menschlichen oder tierischen Lebewesen, das folgende Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines Glycinrezeptor-Agonisten, und (b) Formulierung des Glycinrezeptor-Agonisten in einen pharmazeutisch akzeptablen Träger.One Another object of the present invention relates to a method for the manufacture of a medicament for the treatment of phantom phenomena of acute tinnitus and / or phantom pain in a human or animal, comprising the steps of: (a) providing a glycine receptor agonist, and (b) formulation of the glycine receptor agonist in a pharmaceutically acceptable carrier.
Pharmazeutisch
akzeptable Träger und pharmazeutische Hilfsstoffe sind
im Stand der Technik hinreichend bekannt, vgl. bspw.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der Phantomphänomene des akuten Tinnitus und/oder Phantomschmerzes bei einem menschlichen Lebewesen, das folgende Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines Arzneimittels, (b) Applizieren, ggf. lokal am oder im Ohr bzw. an der Stelle der Amputation, des Arzneimittels dem Lebewesen, und ggf. (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b), wobei als Arzneimittel das Arzneimittel der eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Verwendung vorgesehen ist.One Another object of the present invention relates to a method to treat the phantom phenomena of acute tinnitus and / or phantom pain in a human being, the comprising the steps of: (a) providing a drug, (b) Apply, possibly locally on or in the ear or at the location of the Amputation, the drug the living thing, and if necessary (c) Repeat of steps (a) and (b), wherein being the drug is the drug the use according to the invention described above is provided.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, die rein illustrativ sind und aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.The The invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments which are purely illustrative and from which There are further features and advantages of the invention.
In den beiliegenden Figuren ist Folgendes dargestellt:In The enclosed figures show the following:
1. Material und Methoden1. Material and methods
1.1 Tiere1.1 animals
In den Untersuchungen wurden Wistar-Ratten (Charles River, Sulzfeld, Deutschland) verwendet. Der Umgang mit und die Verwendung der Tiere und das experimentelle Protokoll wurden von dem Tierschutzbeauftragten und dem regionalen Komitee für Wissenschaftliche Tierversuche in Tübingen begutachtet und genehmigt.In Wistar rats (Charles River, Sulzfeld, Germany) used. Dealing with and using the animals and the experimental protocol was provided by the Animal Welfare Officer and the Regional Committee of Scientific Animal Experiments examined and approved in Tübingen.
1.2 Gewebepräparation1.2 Tissue preparation
Für
die RNA-Isolierung wurde die Cochlea kleingeschnitten und unmittelbar
anschließend in flüssigem Stickstoff eingefroren.
Für die Hybridisierung in situ und die Immunhistochmie
wurde die Cochlea isoliert und präpariert, wie zuvor beschrieben;
vgl.
1.3 RT-PCR1.3 RT-PCR
Mit dem RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Deutschland) wurde die Gesamt-RNA aus der Rattencochlea extrahiert. Die reverse Transkription (RT) in cDNA wurde unter Verwendung des "Sensiscript Reverse Transcription Kits" (Qiagen, Hilden, Deutschland) und oligo-dT15-Primern (Roche, Penzberg, Deutschland) gemäß der Anweisungen der Herstellers durchgeführt. Für die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) wurden die folgenden Primer verwendet (die Größe des PCR-Produktes ist in Klammern angegeben). Glra1, vorwärts: 5' CCTTCTGGATCAACATGGATGCTG 3' (SEQ ID Nr. 1), rückwärts: 5' CGCCTCTTCCTCTAAATCGAAGCAGT 3' (SEQ ID Nr. 2), (243 bp); Glra2, vorwärts: 5' ATCCCTCGCAGACCCTATCT 3' (SEQ ID Nr. 3), rückwärts: 5' TAAACTGGGGCAAGGTGAGT 3' (SEQ ID Nr. 4), (553 bp); Glra3, vorwärts: 5' GGCTGAAGGACTCACTTTGC 3' (SEQ ID Nr. 5), rückwärts; 5' TGAATCGACTCTCCCTCACC 3' (SEQ ID Nr. 6) (Glra3-Primer wurden designed, um mögliche Splicevarianten entsprechend den humanen GLRA3-Splicevarianten α3_L und α3_K; α3_L: 513 bp, α3_K: 468 bp zu detektieren); Glrb, vorwärts: 5' CGGGATCCATTCAAGAGACA 3' (SEQ ID Nr. 7), rückwärts: 5' GCTCGAGCCACAC-ATCCAGTGCCTT 3' (SEQ ID Nr. 8) (732 bp); Gephyrin, vorwärts: 5' CAAGGTGGCTAGAAGACATC 3' (SEQ ID Nr. 9), rückwärts: 5' ACCACTGGAAACTTATTAACTTC 3' (SEQ ID Nr. 10) (573 bp); β-Actin, vorwärts: 5' TGAGACCTTCAACACCCCAG 3' (SEQ ID Nr. 11), rückwärts: 5' CATCTGCTGGAAGGTGGACA 3' (SEQ ID Nr. 12) (655 bp). Destilliertes Wasser diente als Negativkontrolle.With the RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Germany) the total RNA was extracted from the rat cochlea. Reverse transcription (RT) into cDNA was performed using the "Sensiscript Reverse Transcription Kit" (Qiagen, Hilden, Germany) and oligo dT 15 primers (Roche, Penzberg, Germany) according to the manufacturer's instructions. For the polymerase chain reaction (PCR), the following primers were used (the size of the PCR product is given in parentheses). Glra1, forward: 5 'CCTTCTGGATCAACATGGATGCTG 3' (SEQ ID NO: 1), reverse: 5 'CGCCTCTTCCTCTAAATCGAAGCAGT 3' (SEQ ID NO: 2), (243 bp); Glra2, forward: 5 'ATCCCTCGCAGACCCTATCT 3' (SEQ ID NO: 3), reverse: 5 'TAAACTGGGGCAAGGTGAGT 3' (SEQ ID NO: 4), (553 bp); Glra3, forward: 5 'GGCTGAAGGACTCACTTTGC 3' (SEQ ID NO: 5), backward; 5 'TGAATCGACTCTCCCTCACC 3' (SEQ ID NO: 6) (Glra3 primers were designed to detect possible splice variants corresponding to the human GLRA3 splice variants α3_L and α3_K; α3_L: 513 bp, α3_K: 468 bp); Glrb, forward: 5 'CGGGATCCATTCAAGAGACA 3' (SEQ ID NO: 7), reverse: 5 'GCTCGAGCCACAC-ATCCAGTGCCTT 3' (SEQ ID NO: 8) (732 bp); Gephyrin, forward: 5 'CAAGGTGGCTAGAAGACATC 3' (SEQ ID NO: 9), reverse: 5 'ACCACTGGAAACTTATTAACTTC 3' (SEQ ID NO: 10) (573 bp); β-actin, forward: 5 'TGAGACCTTCAACACCCCAG 3' (SEQ ID NO: 11), reverse: 5 'CATCTGCTGGAAGGTGGACA 3' (SEQ ID NO: 12) (655 bp). Distilled water served as a negative control.
Die
PCR wurde mit "PuReTaq Ready-To-Go" PCR-Beads (Amersham Biosciences,
Freiburg, Deutschland) durchgeführt. Das PCR-Programm bestand
aus einer anfänglichen Denaturierungsphase von 3 min bei
94°C, 35–40 Zyklen der Denaturierung bei 94°C
(30 sec), Anlagerung bei 58°C (30 sec), Extension bei 72°C
(90 sec) und einem finalen Syntheseschritt von 10 min bei 72°C.
Die resultierenden PCR-Produkte wurden auf Agarosegelen separiert und
mit Ethidiumbromid gefärbt. Die PCR-Produkte von GlyRα3,
GlyRβ und Gephyrin wurden sequenziert und mit den entsprechenden
Sequenzdaten aus GeneBank mittels BLAST verglichen (
1.4 Synthese der Ribosonde und Hybridisierung in situ1.4 Synthesis of riboprobe and hybridization in situ
Für die spezifischen Ribosonden wurden die PCR-Fragmente von GlyRα3_L (513 bp) GlyRβ (732 bp) und Gephyrin (573 bp) in den pCR-II-Topo-Vektor (Invitrogen, Karlsruhe, Deutschland) kloniert und für die Transkription in vitro verwendet. Die komplementären Stränge für die Sinn- und Gegensinnsonden wurden in Gegenwart von Digoxigenin-markiertem Mix (DIG; Roche Diagnostics) entweder von der SP6- oder der T7-Promotorstelle transkribiert.For the specific riboprobes became the PCR fragments of GlyRα3_L (513 bp) GlyRβ (732 bp) and gephyrin (573 bp) into the pCR II topo vector (Invitrogen, Karlsruhe, Germany) and for transcription used in vitro. The complementary strands for the sense and antisense probes were in the presence of Digoxigenin-labeled mix (DIG; Roche Diagnostics) either from the SP6 or T7 promoter site transcribed.
"Whole-mount"-in-situ-Hybridisierungen
mit GlyRα3L-, GlyRβ- und Gephyrin-Ribosonden erfolgte,
wie beschrieben; vgl.
1.5 Fluoreszenz-Immunhistochemie1.5 Fluorescent immunohistochemistry
Für
die Immunhistochemie wurden die Schnitte der Rattencochlea gefärbt,
und dargestellt, wie beschrieben; vgl.
2. Ergebnisse2 results
2.1 Amplifizierung der cDNA der Glycinrezeptoren und des Ankerproteins Gephyrin in der Säugetiercochlea2.1 Amplification of the cDNA of the glycine receptors and of the anchor protein gephyrin in the mammalian cochlea
Unter
der Verwendung von RT-PCR wurden die Transkripte von GlyRα3
(512 bp), GlyRβ (732 bp) und Gephyrin (573 bp) aus der
Rattencochlea bei P14 amplifiziert (
Die
zwei PCR-Produkte der GlyRα3-Doppelbande (
2.2 Lokalisierung der mRNA von Glycinrezeptoren und Gephyrin durch In-situ-Hybridisierung2.2 Localization of mRNA from glycine receptors and Gephyrin by in situ hybridization
Um
die Lokalisierung der mRNA der GlyR-Untereinheit in der Rattencochlea
zu identifizieren, wurden Ribosonden hergestellt, die gegen GlyRα3_L-,
GlyRβ- und Gephyrin-Transkripte gerichtet waren, und es
wurde eine In-situ-Hybridisierung auf der adulten (> P21) Rattencochlea
durchgeführt. Da nach der Decalzifizierung auf Cryoschnitten
keine ausreichenden Signale erhalten wurden (Daten nicht gezeigt),
wurden "Whole-mount"-In-situ-Hybridisierungen durchgeführt.
In
In
2.3 Proteindetektion und -lokalisierung der Glycinrezeptoren und von Gephyrin in der Cochlea der Ratte2.3 Protein Detection and Localization of glycine receptors and of gephyrin in the cochlea of the rat
In dem nächsten Schritt sollten die GlyRα3- und Gephyrin-Proteine unter Verwendung eines monoklonalen Antikörpers mAb4a, der alle GlyRα-Untereinheiten erkennt, eines für GlyRα3-spezifischen polyklonalen Antikörpers und eines monoklonalen Antikörpers gegen das Ankerprotein Gephyrin auf Haarzellebene visualisiert werden.In The next step should be the GlyRα3 and gephyrin proteins using a monoclonal antibody mAb4a, which recognizes all GlyRα subunits, one for GlyRα3-specific polyclonal antibody and a monoclonal antibody against the anchor protein gephyrin visualized on hair cell level.
Vor
dem Beginn des Hörens detektierte mAb4a, der gegen ein
gemeinsames N-terminales Epitop der GlyRα1-4-Untereinheiten
gerichtet ist, schwache punktartige Signale unter den inneren Haarzellen,
wie gezeigt für den apikalen und mittelbasalen Bogen der
Cochlea in Schnitten der Ratte bei P8 (
Die
Expression von GlyRα3-Protein auf OHC der Ratte > P21 ist in
3 Fazit3 conclusion
In der vorliegenden Untersuchung wurden Glycinrezeptoren und das Ankerprotein Gephyrin in der Cochlea der Ratte detektiert und deren Verteilung durch "Whole-mount"-In-situ-Hybridisierung und Fluoreszenz-Immunhistochemie analysiert. Es wurde demonstriert, dass mittels Glycinrezeptor-Agonisten Phantomphänomene, wie akuter Tinnitus, ursächlich behandelt werden können.In In the present study, glycine receptors and the anchor protein were used Gephyrin detected in the cochlea of the rat and its distribution through Whole-mount in situ hybridization and fluorescence immunohistochemistry analyzed. It has been demonstrated that by means of glycine receptor agonists phantom phenomena, such as acute tinnitus, can be treated causally.
3.1 Glycinrezeptor-Isoformen, die in der Cochlea detektiert wurden3.1 glycine receptor isoforms found in the Cochlea were detected
Die
durchgeführten Untersuchungen zeigten eine Expression von
Transkripten von GlyRα3, GlyRβ und Gephyrin in
der Cochlea der Ratte. Hierzu im Gegensatz wurden Transkripte von
GlyRα1 und GlyRα2 weder in den analysierten postnatalen
noch in reifen Stadien detektiert (siehe
Unter den speziellen Varianten der GlyRα-Untereinheiten war die Funktion der GlyRα3-Untereinheit lange Zeit unklar. GlyRα3-Transkripte wurden in dem Riechkolben und Cerebellum, dem auditorischen Hirnstamm und dem dorsalen Horn des Rückenmarks von adulten Nagetieren detektiert. Zunehmende Hinweise für eine Expression von GlyRα3 in Gehirnregionen, die mit der sensorischen Verarbeitung assoziiert sind, deuten auf eine entscheidende Rolle von GlyRα3 bei der sensorischen Integration hin. Dieses Verständnis wird unterstützt durch die Detektion von GlyRα3 im dorsalen Horn des Rückenmarks, wo es als ein Schlüsselfaktor in der Transmission von Schmerzsignalen aus der Peripherie in das Gehirn identifiziert wurde. Auf der Ebene des auditorischen Hirnstammes spielen Glycinrezeptoren in der zentralen sensorischen Verarbeitung von akustischen Signalen, einschließlich der lateralen Inhibition und Lokalisierung von Geräuschquellen eine entscheidende Rolle. Die Identifizierung von GlyRα3 in der Cochlea der Ratte unterstützt zusätzlich das Konzept von GlyRα3 als die "sensorische" Variante der GlyRα-Untereinheit. Bis heute wird nicht verstanden, wie die spezifischen Kinetiken von GlyRα3 mit dieser Rolle in Zusammenhang stehen. Rekombinante GlyRα3-Kanäle zeigen schnelle Kinetiken, haben jedoch eine niedrigere Affinität für Glycin als GlyRα1-Kanäle.Among the specific variants of the GlyRα subunits, the function of the GlyRα3 subunit was unclear for a long time. GlyRα3 transcripts were detected in the olfactory bulb and cerebellum, the auditory brainstem, and the dorsal horn of adult spinal cord spinal cord. Increasing evidence for expression of GlyRα3 in brain regions associated with sensory processing suggests a crucial role for GlyRα3 in sensory integration. This understanding is supported by the detection of GlyRα3 in the dorsal horn of the back where it was identified as a key factor in the transmission of pain signals from the periphery to the brain. At the level of the auditory brainstem, glycine receptors play a crucial role in the central sensory processing of acoustic signals, including lateral inhibition and localization of noise sources. The identification of GlyRα3 in the rat cochlea further supports the concept of GlyRα3 as the "sensory" variant of the GlyRα subunit. To date, it is not understood how the specific kinetics of GlyRα3 are related to this role. Recombinant GlyRα3 channels show fast kinetics, but have a lower affinity for glycine than GlyRα1 channels.
Die
Erfinder detektierten GlyRα3-Splicevarianten in der Cochlea
der Ratte, die den humanen Isoformen GlyRα3_K und GlyRα3_L
entsprachen (siehe
Zusätzlich
zu der Liganden-bindenden GlyRα3-Untereinheit wurden GlyRβ-Transkripte
in der Cochlea der Ratte durch RT-PCR und In-situ-Hybridisierung
detektiert. Bis heute ist unklar, ob native GlyRα3-Kanäle α3-Homopentamere
oder α3β-Heteropentamere ausbilden. Weitere Untersuchungen sind
erforderlich, um die molekulare Zusammensetzung der Glycinrezeptoren
in der Cochlea aufzuklären. Vermutlich verankert Gephyrin über
eine Bindung an die β-Untereinheit die Glycinrezeptoren
der Cochlea in dem Cytoskelett und ist entscheidend für die
postsynaptische Clusterung von Glycinrezeptoren, wie dies für
das zentrale Nervensystem und die Retina bereits beschrieben wurde.
Dies wird durch die Beobachtung unterstützt, dass GlyRα3-Protein
in immunhistochemischen Färbungen der unreifen Cochlea
der Ratte Cluster bildet. Die gleiche Verteilung der mRNA von GlyRα3,
GlyRβ und Gephyrin in OHC und SG-Neuronen, die die Erfinder
dokumentieren (
In
den inneren Haarzellen des reifen Innenohrs wurde jedoch nur die
mRNA von Gephyrin durch "Whole-mount"-In-situ-Hybridisierung detektiert,
wo hingegen kein Signal für die mRNA von GlyRα3
und GlyRβ detektiert wurde (siehe
3.2 Glycinrezeptoren in den peripheren sensorischen Organen: Retina und Cochlea3.2 Glycine receptors in the peripheral sensory organs: retina and cochlea
In den letzten Jahren gab es zunehmend Hinweise darauf, dass Glycinrezeptoren in die sensorische Integration in dem zentralen Nervensystem (ZNS) involviert sind. Außerdem stärkt die Detektion und Charakterisierung von Glycinrezeptoren in der Retina die Hypothese, dass glycinerge Neurotransmission auch in die periphere sensorische Informationsverarbeitung involviert sein könnte.In In recent years there has been increasing evidence that glycine receptors into sensory integration in the central nervous system (CNS) are involved. It also strengthens the detection and Characterization of glycine receptors in the retina the hypothesis that glycinerge neurotransmission also into the peripheral sensory Information processing could be involved.
In der Retina von Nagetieren wurden Transkripte von GlyRα1-4, GlyRβ und Gephyrin in spezifischen retinalen Zelltypen sowohl auf der Ebene der mRNA als auch der Proteinebene detektiert, was darauf hindeutet, dass glycinerge Ströme bei der Verarbeitung von visueller Information in der äußeren Retina eine Rolle spielen. Die Detektion von Glycinrezeptoren in der Cochlea stützt das Konzept einer modulatorischen Rolle von glycinerger Neurotransmission in den peripheren sensorischen Organen.In the retina of rodents were transcripts of GlyRα1-4, GlyRβ and gephyrin in specific retinal cell types detected both at the level of the mRNA and the protein level, suggesting that glycinerge streams in processing of visual information in the outer retina play a role. The detection of glycine receptors in the cochlea supports the concept of a modulatory role of glycinerger Neurotransmission in the peripheral sensory organs.
3.3 Glycinrezeptoren in der Cochlea: Zielmoleküle für efferente Innervation3.3 Glycine receptors in the cochlea: target molecules for efferent innervation
Die Verteilung von GlyR-mRNA und -Protein in der Cochlea lassen die Schlussfolgerung zu, dass es sich bei den inhibitorischen Glycinrezeptoren und Gephyrin um Zielmoleküle des efferenten oliviocochlearen Bündels handelt.The Distribution of GlyR mRNA and protein in the cochlea leave the Conclusion that it is the inhibitory glycine receptors and gephyrin around target molecules of the efferent oliviocochlear Bundle acts.
Laterales oliviocochleares (LOC) Bündel: Das efferente System LOC moduliert auditorische Nervenerregbarkeit und balanciert interaurale Sensitivität. ACh, GABA, Dopamin und CGRP wurden als Transmitter des LOC-Systems identifiziert. Vor dem Beginn des Hörens werden IHC anfänglich von oliviocochlearen efferenten Fasern kontaktiert. In der adulten Cochlea kontaktieren diese efferenten Fasern direkt OHC und bilden unterhalb der IHC axosomatische Synapsen mit den afferenten Dendriten. Deshalb wird angenommen, dass die mutmaßlichen inhibitorischen Rezeptoren von efferenten Transmittern zum Zeitpunkt der Bildung von axosomatischen Synapsen lokalisiert werden. Es wird vermutet, dass diese Rezeptoren nach dem Beginn des Hörens in den Neuronen der Spiralganglien und afferenten Dendriten lokalisiert sind.Lateral oliviocochlear (LOC) bundle: The efferent system LOC modulates auditory nerve excitability and balances interaural sensitivity. ACh, GABA, dopamine and CGRP were identified as transmitters of the LOC system. Before starting listening, IHC will initially be used by olivio cochlear efferent fibers contacted. In the adult cochlea, these efferent fibers directly contact OHC and form axosomatic synapses with the afferent dendrites below the IHC. Therefore, it is believed that the putative inhibitory receptors are localized by efferent transmitters at the time of axosomatic synapse formation. These receptors are thought to be located in the neurons of the spiral ganglia and afferent dendrites after the onset of hearing.
Entsprechend
identifizierten die Erfinder Transkripte von GlyRα3, GlyRβ und
Gephyrin in SG-Neuronen der adulten Cochlea (siehe
Die Erfinder haben erkannt, dass der Glycinrezeptor in der Cochlea von großem klinischen und wissenschaftlichen Interesse ist. Konkret wurde he rausgefunden, dass Phantomphänomene, wie akuter Tinnitus und Phantomschmerz, durch die Stimulierung der Glycinrezeptoren in der Cochlea mittels Glycinrezeptor-Agonisten behandelbar sind.The Inventors have recognized that the glycine receptor in the cochlea of great clinical and scientific interest. Specifically, he found out that phantom phenomena, such as acute tinnitus and phantom pain, by stimulating glycine receptors are treatable in the cochlea by means of glycine receptor agonists.
Mediales oliviocochleares (MOC-) Bündel: Es ist möglich, dass inhibitorische GlyR in OHC in die efferente Signalgebung des MOC-Bündels involviert sind. Nach dem Beginn des Hörens kontaktieren Nervenfasern des MOC-Systems das basolaterale Ende von OHC mit axosomatischen Synapsen. Das MOC-Bündel arbeitet als Geräusche-evozierte Rückkopplungsschleife, die den Beitrag der OHC zur cochlearen Amplifizierung reduziert und das Innenrohr gegenüber einem akustischen Trauma schützt. Bislang wurden ACh und GABA als inhibitorische Transmitter des MOC-Systems identifiziert. Die Bindung von ACh an den nicotinischen α9-ACh-Rezeptor (nAChR) der basolateralen Enden von OHC führt zu einem Einstrom von Ca++-Ionen, wodurch Ca++-aktivierte SK2-K+-Kanäle geöffnet werden. Der hyperpolarisierende K+-Ausstrom verursacht einen inhibitorischen postsynaptischen Strom (IPSC), der die OHC-Elektromotilität reduziert. In den letzten Jahren gab es zunehmend Hinweise darauf, dass GABA ein weiterer Transmitter des MOC-Systems ist. α- und β-Untereinheiten des GABAA-Rezeptors wurden an dem basolateralen Ende von isolierten OHC detektiert. Gesamtzellaufnahmen von isolierten OHC zeigten eine Hyperpolarisierung und Elongation von OHC nach der Verabreichung von GABA. Diese Effekte konnten durch den GABAA-Rezeptor-Antagonist Picrotoxin blockiert werden.Medial oliviocochlear (MOC) bundle: It is possible that inhibitory GlyR in OHC may be involved in efferent signaling of the MOC bundle. After the onset of hearing, nerve fibers of the MOC system contact the basolateral end of OHC with axosomatic synapses. The MOC bundle works as a noise-evoked feedback loop that reduces the OHC's contribution to cochlear amplification and protects the inner tube from acoustic trauma. So far, ACh and GABA have been identified as inhibitory transmitters of the MOC system. The binding of ACh to the nicotinic α9-ACh receptor (nAChR) of the basolateral ends of OHC leads to an influx of Ca ++ ions, which opens Ca ++ -activated SK2-K + channels. The hyperpolarizing K + efflux causes an inhibitory postsynaptic current (IPSC) that reduces OHC electro-motility. There has been increasing evidence in recent years that GABA is another transmitter of the MOC system. α and β subunits of the GABA A receptor were detected at the basolateral end of isolated OHC. Total cellular uptake of isolated OHC showed hyperpolarization and elongation of OHC after administration of GABA. These effects could be blocked by the GABA A receptor antagonist picrotoxin.
In
den Untersuchungen konnten die Erfinder Transkripte von GlyRα3,
GlyRβ und Gephyrin an OHC durch "Whole mount"-In-situ-Hybridisierung
detektieren (siehe
3.4 Behandlung von Phantomphänomenen durch Glycinrezeptor-Agonisten und GABA-Rezeptor-Agonisten3.4 Treatment of Phantom Phenomena by glycine receptor agonists and GABA receptor agonists
Die
Autoren der
Sowohl
die Heraufregulation von BDNF in der Cochlea, als auch die Herunterregulation
von Arg3.1/Arc im auditorischen Cortex sind direkt mit im Tiermodell
induziertem Tinnitus korrelierbar; vgl.
Beide
Phänomene der Expressionsverschiebung der Gene BDNF und
Arg3.1/Arc in der Cochlea und dem auditorischen Cortex, wie auch
das Tinnitusverhalten selbst sind durch die Aktivierung einer inhibitorisch
wirkenden efferenten Projektion, die axodendritisch auf den afferenten
Hörnerven der inneren Haarzelle projiziert, blockierbar;
vgl.
Die Erfinder konnten nun einen völlig neuen inhibitorischen Transmitter, nämlich Glycin, im Innenohr entdecken. So konnten konkret die Glycinrezeptoren GlyRα3, GlyRβ und das Ankerprotein Gephyrin in der adulten Cochlea unterhalb der IHC und in OHCs detektiert werden.The Inventors could now have a completely new inhibitory Transmitter, namely glycine, discover in the inner ear. So Specifically, the glycine receptors GlyRα3, GlyRβ and the anchor protein gephyrin in the adult cochlea below the IHC and detected in OHCs.
Der
Expressionslokus der Glycinrezeptoren unterhalb der inneren Haarzellen
(IHC) zeigt, dass ganz analog zum GABAergen Feedback-Loop Glycin von
Efferenzen des medialen oberen Olivenkomplexes (MOC) im Stammhirn
ausgeschüttet wird (
Eine durch ein tinnitusinduzierendes Trauma bedingte Exzitocytose (zuviel Glutamat) oder eine Dislokation des inhibierenden "balancierenden" efferenten Inputs, führt zu der bereits beschriebenen Hyperpolarisierung des Hörnerven bzw. zur Erhöhung des BDNF-Spiegels in Spiralganglien.A excitocytosis caused by a tinnitus-inducing trauma (too much Glutamate) or a dislocation of the inhibiting "balancing" efferent inputs, leads to the already described hyperpolarization of the auditory nerve or to increase the BDNF level in spiral ganglia.
Die
Erhöhung der BDNF-Expression stellt nach Erkenntnissen
der Erfinder den primären Trigger zur Induktion von Tinnitus
dar, der über den pathologischen Transport des BDNF-Proteins
im Hörnerven zur ersten Synapse im Stammhirn die Brücke zur
pathophysiologischen Veränderung der Nerv-Aktivität
im zentralen auditorischen System schlägt. BDNF wirkt in
Abhängigkeit von der Zeit und Dauer und Menge des freigesetzten
Peptids auf die ersten Postsynapsen der ersten zentralen auditorischen Schaltstation
im Stammhirn, die Synapsen im ventralen und dorsalen Nucleus Cochlearis.
Hier kann die Tinnitusbegleitende Erhöhung von BDNF in
den Spiralganglien direkt an der Erhöhung der Aktivität
im dorsalen und ventralen Nucleus Cochlearis und im inferioren Colliculus
beteiligt sein, die offenbar über eine nachweisbare Erhöhung
inhibitorischer Transmitter, wie GABA, die nachfolgende Reduktion
von Arg3.1/Arc im auditorischen Cortex bedingt. Damit einher geht
eine Reduktion von Feldpotentialen im auditorischen Cortex, ein
Hinweis auf einen reduzierten thalamo-cortikalen Input; vgl.
Eine Reduktion von Arg3.1/Arc im auditorischen Cortex könnte unmittelbar die bereits in verschiedenen Studien mit Tinnitus im Mensch und Tier nachgewiesene Hyperpolarisierung – oder Exzitocytose cortikaler Neurone erklären. Exzitocytose cortikaler Neurone ist seit langer Zeit als die Ursache für cortikalen Reorganisatiosprozesse postuliert werden, die letztlich zu Phantomwahrnehmungen führen. In verschiedenen Studien wurde gezeigt, dass eine Hochregulation von Arg3.1/Arc-Proteinen in neuronalen Postsynapsen zu einem reduzierten exzitatorischen postsynaptischen Potential (EPSP), eine Herunterregulation umgekehrt zur einem erhöhten EPSP führt. D. h. das Gesamtmodel einer Erhöhung von BDNF im Hörnerven nach der Tinnitusinduktion kann direkt Phänomene erklären, die seit langer Zeit bekanntermaßen in Mensch und Tier korreliert mit Tinnitus auftreten.A Reduction of Arg3.1 / Arc in the auditory cortex could Immediately those already in different studies with Tinnitus in the Human and animal proven hyperpolarization - or Explain excitocytosis of cortical neurons. Exzitocytose Cortical neurons have long been considered the cause of cortical Reorganization processes are postulated, which ultimately leads to phantom perceptions to lead. Various studies have shown that upregulation of Arg3.1 / Arc proteins in neuronal postsynapses at a reduced rate excitatory postsynaptic potential (EPSP), a downregulation conversely leads to an increased EPSP. Ie. the overall model of an increase in BDNF in the auditory nerve after tinnitus induction can explain phenomena directly known for a long time in humans and animals correlated with tinnitus.
Danach sollte jegliche Korrektur einer pathologischen Erhöhung von BDNF in Spiralganglien therapeutisch wirksam sein. GABA-Rezeptor-Agonisten würden in diesem Modell wirksam sein wie Glycin-Rezeptor Agonisten.After that should be any correction of a pathological increase of BDNF in spiral ganglia to be therapeutically effective. GABA receptor agonists would be effective in this model as glycine receptor agonists.
Glycinrezeptor-Agonisten
korrigieren tatsächlich wie GABA-Rezeptor-Agonisten eine
pathologischen Erhöhung des BDNF Spiegel. Wie in
Zusammenfassend: Einer Tinnitus begleitenden akuten Erhöhung der BDNF-Spiegel in der Cochlea kann über Agonisten eines inhibitorisch wirkenden Inputs, wie GABA-Rezeptor-Agonisten und Glycinrezeptor-Agonisten, auf den Hörnerven direkt und lokal appliziert, begegnet werden. Eine kurative Vermeidung einer Erhöhung von BDNF in dem Hörnerven führt nach Erkenntnissen der Erfinder zu einer Vermeidung einer pathophysiologischen Reorganisation cortikaler Projektionen, die sich im Tiermodell durch eine Reduktion der Arg3.1/Arc-Expression in cortikalen Neuronen mit erhöhtem EPSP wiederspiegelt.In summary: Tinnitus accompanying acute increase in BDNF levels in the cochlea can be inhibitory about agonists acting inputs, such as GABA receptor agonists and glycine receptor agonists, on the auditory nerves directly and locally applied, encountered become. A curative avoidance of increasing BDNF in the Hörnerven leads to findings of the Inventor to avoid a pathophysiological reorganization cortical projections, which in the animal model by a reduction Arg3.1 / Arc expression in elevated cortical neurons EPSP reflects.
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